四層電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計55679

1、江 南 大 學(xué)物聯(lián)網(wǎng)工程學(xué)院電氣工程及其自動化專業(yè)電氣控制及PLC綜合設(shè)計報告設(shè)計題目: 四層電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計 班 級： 電氣1301 姓 名： 向成 學(xué) 號： 1070113132 同組成員： 許志立、陳強(qiáng) 指導(dǎo)教師： 顏 文 旭 二0一六 年 六 月 十八 日目 錄1.設(shè)計目的 32.控制要求 33.設(shè)計內(nèi)容 53.1 控制任務(wù)的分析與輸入輸出點分配 6 3.1.1 電梯位置的確定（平層信號）6 3.1.2 轎廂內(nèi)的運(yùn)行命令及門廳的呼叫信號6 3.1.3 電梯運(yùn)行時的信號響應(yīng) 7 3.1.4 電梯的啟動 8 3.1.5 電梯的平層與停車8 3.1.6 輸入輸出點分配 83.2 控制原

2、理圖 103.3 S7-300硬件組態(tài)及程序 11 3.3.1 S7-300硬件組態(tài) 12 3.3.2 梯形圖 123.4 操作說明及注意事項 234. 總結(jié)及體會 24參考文獻(xiàn) 251.設(shè)計目的 電梯是垂直方向的運(yùn)輸設(shè)備，是高層建筑中不可缺少的交通運(yùn)輸設(shè)備。它靠電力，拖動一個可以載人或物的轎廂，在建筑的井道內(nèi)導(dǎo)軌上做垂直升降運(yùn)動，在人們生活中起著舉足輕重的作用。而控制電梯運(yùn)行的PLC系統(tǒng)也要求越來越高，要求達(dá)到電梯運(yùn)行的“穩(wěn)、準(zhǔn)、快”的運(yùn)行目的。2控制要求1）采用PLC構(gòu)成四層簡易電梯電氣控制系統(tǒng)。電梯的上、下行由一臺電動機(jī)拖動，電動機(jī)正轉(zhuǎn)為電梯上升，反轉(zhuǎn)為下降。一層有上升呼叫按鈕SB11和

3、指示燈H11，二層有上升呼叫按鈕SB21和指示燈H21以及下降呼叫按鈕SB22和指示燈H22，三層有上升呼叫按鈕SB31和指示燈H31以及下降呼叫按鈕SB32和指示燈H32，四層有下降呼叫按鈕SB41和指示燈H41。一至四層有到位行程開鈕SB5和SB6，電梯開門和關(guān)門分別通過電磁鐵YA1和YA2控制，關(guān)門到位由行程開關(guān)ST5檢測。此外還有電梯載重超限檢測壓力繼電器KP以及故障報警電鈴HA?？刂菩盘栒f明如表1所示。 表1 四層電梯控制信號說明輸入輸出文字符號 說明文字符號 說明 SB1電梯內(nèi)一層按鈕 H1電梯內(nèi)一層按鈕指示燈 SB2電梯內(nèi)二層按鈕 H2電梯內(nèi)二層按鈕指示燈 SB3電梯內(nèi)三層按鈕

4、H3電梯內(nèi)三層按鈕指示燈 SB4電梯內(nèi)四層按鈕 H4電梯內(nèi)四層按鈕指示燈SB11一層上升呼叫按鈕 H11一層上升呼叫按鈕指示燈SB21二層上升呼叫按鈕 H21二層上升呼叫按鈕指示燈SB22二層下降呼叫按鈕 H22二層下降呼叫按鈕指示燈SB31三層上升呼叫按鈕 H31三層上升呼叫按鈕指示燈SB32三層下降呼叫按鈕 H32三層下降呼叫按鈕指示燈SB41四層下降呼叫按鈕 H41四層下降呼叫按鈕指示燈SB5電梯開門按鈕KM1電動機(jī)正轉(zhuǎn)接觸器SB6電梯關(guān)門按鈕KM2電動機(jī)反轉(zhuǎn)接觸器 SB7檢修開關(guān)YA1電梯開門電磁鐵 ST1電梯一層到位限位開關(guān)YA2電梯關(guān)門電磁鐵 ST2電梯二層到位限位開關(guān)HA電梯故障

5、報警電鈴 ST3電梯三層到位限位開關(guān)ST6電梯開門到位限位開關(guān)  ST4電梯四層到位限位開關(guān)   ST5電梯關(guān)門到位限位開關(guān)   SP電梯載重超限檢測   FR電動機(jī)過載保護(hù)熱繼電器  2）樓層呼叫按鈕及電梯內(nèi)按鈕按下，電梯未達(dá)到相應(yīng)樓層或未得到相應(yīng)的響應(yīng)時，相應(yīng)指示燈一直接通指示。 3）電梯運(yùn)行時，電梯開門與關(guān)門按鈕不起作用，電梯到達(dá)停在各樓層時，電梯開門與關(guān)門動作可由電梯開門與關(guān)門按鈕控制，也可延時控制，但檢測到電梯超重時，電梯門不能關(guān)閉，并由報警電鈴發(fā)出報警信號。 4）電梯最大運(yùn)行區(qū)間為三層距離，若

6、一次運(yùn)行時間超過30s，則電動機(jī)停轉(zhuǎn)，并由 HA報警。 5）檢修開關(guān)SB7接通時，電梯下行停在一層位置，進(jìn)行檢修，其他所有動作均不相應(yīng) 6）電梯拖動電動機(jī)控制電路有各種常規(guī)電氣保護(hù)，如短路保護(hù)、過載保護(hù)、正反轉(zhuǎn)互鎖等。 7) . 相關(guān)參數(shù)： 拖動電動機(jī) M：5.5kW，AC380V，11.6A，1440r/min。 指示燈 H：0.25W，DC24V。 電鈴 HA：8W，AC220V。 電磁鐵 YA：100mA，AC220V。3.四層電梯PLC控制系統(tǒng)設(shè)計內(nèi)容本次課程設(shè)計選用了西門子S7-300PLC,選用CPU為315-2 PN/DP，選用電源PS-3

7、07 5A,模塊：A1 8*12BIT 331-7KF02-0AB0,A0 2*12BIT 332-5HB01-0AB0,D1 16*DC24V 321-1BH02-0AA0,D0 16*DC24V/0.5A 322-1BH01-0AA0，實驗臺為HKPLC-3型網(wǎng)絡(luò)交互式PLC實驗臺。333.1任務(wù)分析與輸入輸出點分配 該系統(tǒng)主要由PLC、邏輯控制電路組成。其中包括交流異步電動機(jī)、繼電器、接觸器、行程開關(guān)、按鈕、發(fā)光指示器組成為一體的控制系統(tǒng)。本機(jī)控制系統(tǒng)通過PLC對電梯的升降，平層，起動、制動，開關(guān)門控制。要求其達(dá)到結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行效率高、平層精度高、使其能夠易于理解與掌握。最后再通過西門子

8、PLC調(diào)試軟件進(jìn)行調(diào) 試，使其滿足設(shè)計要求。3.1.1 電梯位置的確定（平層信號）電梯的運(yùn)行需要準(zhǔn)確的電梯位置信號，以滿足制動停車等控制的需要。傳統(tǒng)電梯的位置信號一般由設(shè)在井道中的位置開關(guān)，如限位開關(guān)，當(dāng)轎廂上裝置碰到限位開關(guān)時，發(fā)出位置信號，指示電梯停于哪層。3.1.2 轎廂內(nèi)的運(yùn)行命令及門廳的呼叫信號司機(jī)及乘客可按下轎廂內(nèi)操作盤上的選層按鈕選定電梯運(yùn)行的目的樓層，此為內(nèi)選信號。按鈕按下后，該信號應(yīng)被記憶并使相應(yīng)的指示燈點亮。在門廳等候電梯的乘客可以按門廳的上行或下行召喚信號，此為外喚信號。該信號也需記憶并點亮門廳的上行或下行指示燈，按電梯集選控制原則，電梯上行時，應(yīng)響應(yīng)層站的上呼叫信號，下

9、行時，響應(yīng)下呼叫信號。在上行時應(yīng)保留層站的下呼信號，在下行時應(yīng)保留層站的上呼信號這些保持信號在要求得到滿足時應(yīng)能自動消號。例如電梯從三層執(zhí)行下行信號到一層，同時有二層上行的外喚信號，則電梯下行至二層時不停車即不響應(yīng)該外喚信號，等到電梯上行時才響應(yīng)，因此該外喚信號須保持，直到響應(yīng)為止。3.1.3 電梯運(yùn)行時的信號響應(yīng)電梯自動運(yùn)行時應(yīng)根據(jù)內(nèi)選及外喚信號，決定電梯運(yùn)行的運(yùn)行方向。在定向時，根據(jù)電梯轎廂內(nèi)乘客欲往層樓的位置信號或各層樓大廳乘客的召喚信號位置與電梯所處層樓的位置信號進(jìn)行比較，門廳信號和內(nèi)選信號都做為輸入信號與電梯位置信號進(jìn)行比較，凡是在電梯位置信號上方向的轎內(nèi)或?qū)訕菑d外召喚信號，則電梯屬

10、上行狀態(tài)；凡在其下方向的，則定下行狀態(tài)。而且規(guī)定在運(yùn)行方向確定之后只有同方向的才能截梯，反向不能截梯，不響應(yīng)中途的方向呼喚要求，直到到達(dá)本反方向的最遠(yuǎn)戰(zhàn)點才開始返程。要保持最遠(yuǎn)層樓召喚信號所要求的電梯運(yùn)行方向，而不能輕易地更改，這樣以保證最高層樓(或最低層樓)乘客的乘用電梯，而只有在電梯完成最遠(yuǎn)層樓乘客的要求后，方能改變電梯運(yùn)行方向。同時轎內(nèi)指令信號優(yōu)先于各層樓廳外召喚信號而定向，即當(dāng)空轎廂電梯被某層廳外乘客召喚到達(dá)該層后，某層的乘客即可進(jìn)入電梯轎廂內(nèi)而先按指令按鈕令電梯定上行方向(或下行方向)，如果召喚信號指令電梯的運(yùn)行方向有別于已進(jìn)入轎廂內(nèi)的乘客要求指令電梯的運(yùn)行方向，則電梯的運(yùn)行方向應(yīng)由

11、已進(jìn)入轎廂內(nèi)的乘客要求而定向，而不是根據(jù)其他層樓廳外乘客的要求而定向。因此需要電梯的正反轉(zhuǎn)記憶信號，即記憶電梯是在上行方向還是下行方向，直到上行方向(或下行方向)信號執(zhí)行完之后才執(zhí)行下行方向(或正行方向)信號。3.1.4 電梯的啟動 轎廂的運(yùn)行方向確定，轎廂已關(guān)好門時才啟動運(yùn)行。3.1.5 電梯的平層與停車 停車需平層信號和停車信號同時有效才執(zhí)行。3.1.6 輸入輸出點分配 該系統(tǒng)占用PLC的36個I/O口，21個輸入點，15個輸出點，具體的I/O分配如表3-1所示。表3-1 I/O分配表器件名稱說 明輸入點器件名稱說 明輸出點SQ1電梯一層到位限位開關(guān)I0.0YA1電梯開門Q0.0SQ2電梯

12、二層到位限位開關(guān)I0.1YA2電梯關(guān)門Q0.1SQ3電梯三層到位限位開關(guān)I0.2KM1電機(jī)正轉(zhuǎn)Q0.2SQ4電梯四層到位限位開關(guān)I0.3KM2電機(jī)反轉(zhuǎn)Q0.3SB1電梯內(nèi)一層按鈕I0.4H1電梯內(nèi)一層按鈕指示燈Q0.4SB2電梯內(nèi)二層按鈕I0.5H2電梯內(nèi)二層按鈕指示燈Q0.5SB3電梯內(nèi)三層按鈕I0.6H3電梯內(nèi)三層按鈕指示燈Q0.6SB4電梯內(nèi)四層按鈕I0.7H4電梯內(nèi)四層按鈕指示燈Q0.7SB11一層上升呼叫按鈕I1.0H11一層上升呼叫按鈕指示燈Q1.0SB21二層上升呼叫按鈕I1.1H21二層上升呼叫按鈕指示燈Q1.1SB31三層上升呼叫按鈕I1.2H31三層上升呼叫按鈕指示燈Q1.

13、2SB22二層下降呼叫按鈕I1.3H22二層下降呼叫按鈕指示燈Q1.3SB32三層下降呼叫按鈕I1.4H32三層下降呼叫按鈕指示燈Q1.4SB41四層下降呼叫按鈕I1.5H41四層下降呼叫按鈕指示燈Q1.5SB11檢修開關(guān)I1.6HA電梯故障報警電鈴Q1.6FR電動機(jī)過載保護(hù)熱繼電器I1.7SB5電梯開門按鈕I2.0SB6電梯關(guān)門按鈕I2.1SQ5開門限位開關(guān)I2.2SQ6關(guān)門限位開關(guān)I2.3SP電梯載重超限檢測I2.43.2控制原理圖通過對電梯工作原理分析得出流程圖3-2，主電路圖3-3電梯的控制系統(tǒng)大致有以下幾部分組成：（1）運(yùn)行（2）停機(jī)、開門。為實現(xiàn)運(yùn)行須有上升，下降信號，進(jìn)而相匹配的

14、上升下降信號的保持及消除須考慮。為實現(xiàn)停機(jī)開關(guān)門控制，須有平層信號，停車信號及停車后停車信號的消除。主要程序設(shè)計完后，需考慮手動自動開關(guān)門，過載保護(hù)，檢修信號，開門與運(yùn)行互鎖等。因此本系統(tǒng)有開關(guān)門控制、轎內(nèi)指令登記與消號、廳外召喚登記與消號、定向選層線路等模塊組成。這幾部分共同構(gòu)成電梯的控制系統(tǒng)，實現(xiàn)電梯的登記、開關(guān)門、啟動、運(yùn)行、平層等各種功能。樓層位置檢測呼梯判斷升降關(guān)門啟動開門停機(jī)到指定樓層并平層圖3-2工作流程圖3.3 S7-300的硬件組態(tài)及程序 3.3.1 硬件組態(tài) 如圖3-4：1PS 307 5A2CPU 315-2 PN/DP34A1 8*12BIT 331-7KF02-0AB

15、05A0 2*12BIT 32-5HB01-0AB06D1 16*DC24V 321-1BH02-0AA07D0 16*DC24V/0.5A 322-1BH01-0AA0圖3-4 S7-300硬件組態(tài)圖3.3.2四層電梯控制的梯形圖 根據(jù)設(shè)計要求，繪出梯形圖控制程序。程序如下：外呼信號與內(nèi)呼信號不同在于外呼信號的取消得考慮呼叫信號與運(yùn)行方向是否一致，不一致時到相應(yīng)層后不能取消，因為呼叫未得到滿足。電機(jī)正轉(zhuǎn)四樓平層檢修一樓限位開關(guān)三樓限位開關(guān)一樓平層信號，即電梯到達(dá)一樓，當(dāng)層的平層信號用上層或下層的平層信號關(guān)斷二樓限位開關(guān)假設(shè)原來無上行記憶即M8.0斷，且下降常閉觸電M2.1斷，及時有上行信號M

16、2.0得電，電機(jī)也不正轉(zhuǎn)，即仍下行，實現(xiàn)反向不能截梯反轉(zhuǎn)互鎖報警關(guān)門熱繼電器各層停車M2.2 M2.3 M2.4形成總的上行信號M2.0M2.5 M2.6 M2.7形成總的下行信號M2.1正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)外呼信號截梯不成時得保持停車信號，因此設(shè)立M1.0M1.5外呼梯停車信號保持停車信號取消內(nèi)呼梯停車保持信號不同于外呼梯信號，內(nèi)呼梯不用考慮電機(jī)正反轉(zhuǎn)，具有優(yōu)先性停車保持信號和平層信號形成停車信號，實現(xiàn)停車過載超限關(guān)門關(guān)門限位開關(guān)開門后停止定時在各層停車狀態(tài)關(guān)門互鎖運(yùn)行狀態(tài)開門限位3.4操作說明及注意事項 本次課程設(shè)計選用了西門子S7-300PLC,選用CPU為315-2 PN/DP，選用電源PS-30

17、7 5A,模塊：A1 8*12BIT 331-7KF02-0AB0, A0 2*12BIT 332-5HB01-0AB0, D1 16*DC24V 321-1BH02-0AA0, D0 16*DC24V/0.5A 322-1BH01-0AA0，實驗臺為HKPLC-3型網(wǎng)絡(luò)交互式PLC實驗臺。然而該實驗臺只有14個輸入點，與要求的輸入點數(shù)量相比遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，為此要用中間變量M替換原程序中的輸入點。在此14個輸入按鈕中，有2個具有互鎖功能，因此將電梯的開門與關(guān)門按鈕設(shè)置為這2個按鈕。4.總結(jié)及體會通過這次設(shè)計實踐，我學(xué)會了PLC的基本編程方法，對PLC的工作原理和使用方法也有了更深刻的理解。在對理論的

18、運(yùn)用中，提高了我們的工程素質(zhì)，在沒有做實踐設(shè)計以前，我們對知道的撐握都是思想上的，對一些細(xì)節(jié)不加重視，設(shè)計中遇到了不少困難，須查閱資料，找老師，一個困難的解決，就是一次知識和經(jīng)驗積累的過程，讓我明白了真正設(shè)計出成果的不易，更加認(rèn)識到知識的力量，讓我在以后的工作和學(xué)習(xí)過程中可以時刻提醒自己。并且通過完成此次課題，我對電梯和PLC及電梯有了一些新的看法。電梯作為當(dāng)今高層建筑中的交通工具，為了更好地滿足用戶的要求，方便人們。利用可編程控制器技術(shù)，充分利用了數(shù)字化電子控制技術(shù)，通過合理的設(shè)別選型、軟件設(shè)計，提高了電梯運(yùn)行的可靠性和運(yùn)行效率，使電梯結(jié)構(gòu)緊湊、噪音降低、維修簡單、故障率低，改善了電梯運(yùn)行的舒適感，并節(jié)約了電能。具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。同時發(fā)現(xiàn)有需要改進(jìn)的地方：（1）電梯關(guān)門時若有人正在進(jìn)如何不夾住人，雖然本設(shè)計中只要關(guān)門限位開關(guān)未閉合，人都可以進(jìn)，但關(guān)門過程中關(guān)門電磁鐵一直得電，一直工作，雖